天津地铁机电设备公司维保案例分享

       天津地铁在机电设备公司维护上，对精细化维护进行了深入的研究，并引入了新技术提升维护模式，同时通过管理上创新提升管理效率，本文结合三个实例，对天津地铁在机电设备维护上的相关工作进行阐述。

一、天津地铁简介

天津地铁现有1号、2号、3号、6号、9号共5条线路，89座车站投入运营，线路总长150公里，单日最高客运量达111.61万人次。到2020年，天津地铁计划完成1号线东延、4号、7号、10号、11号线一期工程，总里程将达到320公里。

与全国所有地铁运营单位同样要面临的问题是，大量设备引入的同时，也带来了设备维护的挑战。严格的客运指标管理、繁重的设备使用频率，使得地铁的设备管理者，需要随着乘客的需求与地铁运维实际情况的改变而变换设备维护的管理思路。

二、精细化维修

地铁设备维护的特点：设备数量大，使用频率高，运行时间长；由供货厂商提供有偿设备升级改造服务。同时存在以下问题：高频率、长时间使用造成的设备老化问题；设备数量大造成升级改造成本高昂；“坏了才修、老了就换”的传统维护模式造成浪费；过度依赖供货商使得设备管理非常被动。

因此天津地铁深入研究精细化维护，在天津地铁1号线AFC系统纸币识别器进行了深度维护实践。

2.1天津地铁1号线AFC系统纸币识别器深度维护经验

天津地铁1号线2006年正式运营，至今已投入使用10年，部分设备使用次数超过200万次。天津地铁1号线AFC自动售票机采用瑞士MEI所生产的BNA56型号，共183台。

产品说明给出的维护意见是：如果严格遵守产品说明中对设备的三、四级维护方法及周期，产品寿命为7年或使用次数超过100万次，先达到任意一项指标，建议报废更换新设备。

2.2天津地铁1号线AFC系统纸币识别器维护存在问题

当设备使用接近100万次时，在既有的维护模式上出现故障量激增的情况。天津地铁遇到以下三个问题，（1）MEI提供的纸币识别器三、四级维护方式仅能保证设备接近理论使用寿命的100万次；（2）2012年，设备老化情况严重，三、四级维护已无法缓解设备故障率激增及设备报废问题。（3）如进行更换，整体更换不仅造价高昂，停机也导致客运不良影响。

2.3解决方案：研发设备五级维护

五级维护模式是在MEI提供的四级维护基础上，对受损零件进行更为细致的更换与保养。通过对测试样本数据分析，得出合适1号线环境的维护模式，制定了合适的维护周期。经过五级维护后设备寿命延长，故障率降低，保障设备的可靠性。经过五级维护，在设备达到可靠性标准的情况下，与MEI建议的更换新品方案相比，大幅节省成本。

2.3.1确定五级维护点位

天津地铁经过对大量样本零件磨损状态的分析对比，确定相关零件类型是更换的重点，具体包括了皮带轮、长度传感器、同步电机和活塞电机、电磁套件这4类零件。

纸币识别器运转如图2所示，纸币识别器驱动（同步）电机通过6、7号轴传递动力，带动4条同步皮带运行，为纸币识别器接收纸币提供牵引力。经长期使用，6、7号轴的平皮带轮会出现过度磨损情况，表现为皮带轮表面阻尼纹路磨光致使同步皮带打滑，同时失去同步皮带防脱功能。

皮带轮使用超过130万次时，阻尼纹路已完全磨平。阻尼纹路磨损后会导致同步皮带牵引能力下降，容易引起皮带打滑，导致牵引力不足；继续磨损会影响皮带防脱功能，一旦出现凹陷会明显增加皮带脱落机率

 长度传感器是使用自攻螺钉紧固安装的，在长时间使用和多次拆卸安装后，传感器塑壳容易碎裂，进而产生故障隐患。图4为长度传感器的安装方式。

同步电机和活塞电机在接近或超过设计寿命时，壳体出现松动趋势，部分电机渗油。图5是工作了140万次的同步电机，已基本失去动力输出。

电磁套件是纸币识别器控制进币快门打开和关闭的关键部件，具有限制纸币投入和防钓鱼功能。由于纸币识别器的设计寿命是100万次，电磁套件在工作接近100万次时会表现出吸力下降和吸力延迟。老化的电磁铁吸合速度和吸合成功率明显下降，出现此类问题时纸币识别器会自检停机。图7为电磁套件示意图。

2.3.2纸币识别器五级维护

五级维护通过对上述的轴、电机、长度传感器、皮带轮、电磁套件等老化零部件进行更换，并对纸币识别器进行除尘、清洁及机械部件调整等维护工作。 完成零件更换后，对设备进行功能测试，测试合格后即完成纸币识别器的五级维护。

2.4天津地铁1号线AFC系统纸币识别器五级维护效果分析

抽取的10台设备每日工作量与工作环境接近（故障统计数据于2009年开始），在2013年，10台设备使用接近90万次，接近理论寿命，全部出现故障量激增的情况。2013年对设备进行了五级维护，从图8中看出2014年开始故障率明显下降，并维持在与2009年相当的状态。截至2016年，10台设备的使用量均在160万次左右，远超MEI建议的100万次使用寿命，证明五级维护的方案行之有效。

经过五级维护，每月的故障率由维护前的54.51%下降至22.22%，且全部为卡币故障，老化故障为0。截取维护后10个月的数据，系统日志异常状态发生率由之前的38%降至0%。

由于设备可靠性提高，全线设备的每月平均维修时间由维护前的189小时/月，降低至8小时/月，减少了人工成本及设备停机时间。

五级维护可以替代MEI建议的“设备运行100万次更换新设备”的方案，使得1号线AFC系统升级成本由原方案的1098万元降至五级维护的183万元，降幅达83%。

三、新技术引入

某些设备功能缺失会带来如下问题：设备操作流程复杂；设备故障频发；维修难度增大；维护成本增加；造成环境破坏等次生问题。天津地铁提出来对设备结构改进，增加系统功能，引入成熟技术解决相关问题。

设备结构改进：通过对设备结构的简单且有效的改造，在控制投入的情况下减小设备故障率及维保成本。

增加系统功能：对产品缺陷增加新设计，弥补产品缺陷，降低故障率。

成熟技术引入：直接引入成熟技术或设备，优化维护模式，降低运营成本。

天津地铁在新技术引入中，包含了多联机空调氟系统管路改造和扶梯操作盘改造两个案例。

3.1多联机氟管路改造

天津地铁1号线地面及高架车站采用多联机空调系统，它是一种变流量的冷剂式空调系统，主要用于车站办公房间（如站长室、交接班室、会议室等），及设备房间（如综控室、通信、信号等机房），给车站办公人员（夏季制冷、冬季供暖）及机房设备（夏季制冷）。

3.1.1多联机氟管路系统设计缺陷

系统设计缺陷：（1）系统内、外机及主、子机间均存在缺陷，致使冷冻油不能顺畅回到外机或主机内；（2）空调系统长期运行产生的杂质较多，从系统中释放出的冷冻油油质很差，造成压缩机故障；（3）多联机系统采用传统的R22制冷剂，氟系统管路及部件（如压缩机、毛细管等）发生故障需进行更换时需释放制冷剂，不仅浪费冷媒，并且造成环境污染。

3.1.2技术改造

天津地铁针对相关设计缺陷进行技术改造，主要集中在以下三方面：

（1）在空调的氟系统管路上加装“过滤器”以逐步滤除系统内杂质。“过滤器”采用可更换式；并且，为减少更换“过滤器”造成制冷剂损失，在“过滤器”两端安装“阀门”。

（2）在压缩机“均油管”上加装“视油镜”以便观察系统油位。

（3）在管路上加装“阀门”，配合使用收氟机，故障修时利用收氟机将制冷剂回收，故障修复后再将制冷剂重新注入系统内。多联机氟管路改造位置如图9所示。

3.1.3多联机氟管路改造效果分析

多联机由于系统本身的功能设计不足，导致设备故障率较高，甚至造成压缩机直接损毁。2012-2013年，因氟管路堵塞造成的压缩机烧毁故障达到6起。

改造后，通过观察视油镜中油质变化及测量过滤器前后温差进行过滤器的更换，系统再未发生过同类故障。

通过在管路上增加阀门改造，引入收氟机，在维修空调氟系统时提前将制冷剂进行回收，可达到80%的回收率，在减少维护成本的同时也减少了环境污染。

3.2扶梯操作盘改造

3.2.1电梯操纵盘设计缺陷

天津地铁用的OTIS电扶梯采用操作盘保护装置，扶梯突然断电导致电磁阀失电，致使电磁阀中间轴杆上的挂钩与制动盘上楔块挂钩脱离，形成楔块与制动盘接触，抱死电梯，以防止意外停电主抱闸制动力不足时出现意外。电梯制动器原理如图10所示。然而，当扶梯再次上电后，楔块仍然与制动盘紧密连接，此时若不先开启向上运行，楔块与制动盘之间的强行挤压会导致楔块破碎，只有先开启向上运行，才能将楔块与制动盘分离开。

为避免设备损坏，维护人员对车站人员进行培训，并发放操作手册。然而技术上的“缺失”仍导致多起设备操作人员违规操作带来的设备损伤。

3.2.2电梯操纵盘改造方法

为根本解决电梯操纵盘问题，决定对扶梯控制盘内部的上下行开关的后续电路进行改造，以达到如下目的：扶梯断电后，屏蔽下行电梯按钮功能；启动上行功能后，再恢复下行按钮功能；正常停止扶梯时，仍保持下行按钮功能。

天津地铁的解决方案是增加自己研制的控制电路板，其原理图如图11所示。图中的I端接入扶梯的上行按钮，V端接入电源（24V），O端接入扶梯的下行按钮。当扶梯重新上电后，V端（电源）存在电压，但I端（上行按钮）无输入量，根据电路原理可知，O端（下行按钮）为断路，此时的下行按钮失效；当操作一次I端（上行按钮）后，I端（上行按钮）所产生的电压促使光耦导通，由光耦组成的自锁电路使得O端（下行按钮）持续导通，此时的下行按钮可以操作。

3.2.3电梯操纵盘改造效果

该方案使扶梯在断电停梯后，下行按钮退出，操作人员无法通过直接使用下行按钮开启扶梯下行，只有先启动上行后，才能恢复下行功能，当电梯重启后，该附加功能彻底退出，不会影响电梯的所有正常功能，从而彻底屏蔽了误操作的可能性。本方案成本低廉，改造方案简单，不破坏系统原有保护功能，同时可以完全避免人为误操作带来的设备损坏，完善了设备功能。

四、管理创新提升管理效率

天津地铁除车辆专业外的所有设备均采取90%以上的委外维护模式，虽然控制了成本，但是也带来一定的问题，例如人员流动性大，人员技术能力与责任心参差不齐。继而造成设备维护质量不高；失检漏修情况多发；监管投入成本大。

天津地铁委外的常规管理办法是质量验证。即根据委外单位作业计划，由甲方安排管理人员跟进委外单位作业过程，对委外作业质量进行把控。其中存在人力成本投入较大；夜间作业多，验证人员工时利用率低；白夜班不规律，引发其它问题等众多情况。

4.1互联网技术应用于委外单位管理

天津地铁利用互联网已有的“免费网盘”功能，建立委外管理专用的加密空间，利用该空间进行委外单位设备维护验证工作。

4.1.1建立网盘空间，制定验证制度

2014年，天津地铁注册了”免费网盘”账号，开始利用互联网资源进行委外单位验证工作。管理人员根据网盘特性制定相关质量验证管理制度，要求委外现场施工监护人员在施工时拍摄设备编号，设备运行参数，维护全过程等内容，并在维护作业完成后发送至指定的网盘文件夹内。

4.1.2根据作业计划验证工作质量

管理人员根据作业计划，调取需要验证的的各项视频记录，对委外作业人员的作业地点、时间、流程、质量进行验证，对存在问题进行及时反馈。

以环控专业为例，该专业每月约有50次质量验证工作，其中约22次验证为夜间验证。在利用互联网进行委外监督后，除重要检修必须现场跟进外，约82%的夜间现场验证可改为视频验证，大幅减少员工夜班验证时间及其带来的相关问题。

此外，利用互联网进行委外质量验证的管理方式，使验证范围由抽查验证扩大至全范围验证。验证资料的存档也为后期责任界定提供依据，而且，该项技术的引入完全免费。

五、案例总结

5.1精细化维修

由粗旷式转向精细化，是设备管理的趋势。天津地铁纸币识别器五级维护的案例，从成本角度出发，分析影响设备的关键零件，进行细化维修，通过改变“老化更新”的内容，在延长设备寿命的同时大幅减小了成本。鉴于国内MEI BNA56纸币识别器市场占有率较高，该项目成功具有一定参考意义。

5.2新技术引入

设备在设计之初无法全面考虑使用期间的复杂环境，因此，设备功能缺失所造成的故障无法彻底避免。通过空调和电梯技术改造的实例证明：设备管理者通过简单的技术创新或引入其他行业相关成熟技术，完全可以弥补设备本身的功能缺陷，以较低的成本完善设备功能，提高设备可靠性，同时降低运营维护成本。

5.3管理创新

设备的委外维护模式所带来的问题存在于各个行业，地铁行业安全等级要求高，委外管理尤为重要。互联网资源具有低成本、高时效和共享性等特点，恰当的运用可以协助设备管理者提升管理效率和质量，为同行业相关工作提供参考借鉴。

上述三方面的案例并不复杂，通过其低廉的成本和明显的效果，希望能为各位同行、以及设计和制造企业的管理者提供参考借鉴。